明溝與暗管排鹽改良鹽堿地技術(shù)模式比較分析

陳　鑫

（山東省土地綜合整治服務(wù)中心，濟(jì)南 250014）

明溝與暗管排鹽改良鹽堿地技術(shù)模式比較分析

陳鑫

（山東省土地綜合整治服務(wù)中心，濟(jì)南 250014）

文章以山東省東營(yíng)市暗管排鹽示范區(qū)為依托，以利津縣某項(xiàng)目區(qū)為案例，對(duì)傳統(tǒng)明溝排鹽與暗管排鹽改良鹽堿地的技術(shù)模式，開(kāi)展技術(shù)方法﹑投資費(fèi)用﹑后期管護(hù)等方面的比較分析發(fā)現(xiàn)，暗管排鹽模式雖然較傳統(tǒng)明溝排鹽方式建設(shè)成本有所增加，增加部分主要集中于排水管網(wǎng)建設(shè)和土地整平部分，但其改良鹽堿地更加快速﹑高效，且具有更長(zhǎng)的使用周期，后期維護(hù)簡(jiǎn)單易行，費(fèi)用較低。

明溝暗管排鹽比較

1　引言

我國(guó)約有宜農(nóng)鹽堿土地0.13億hm2，根據(jù)保守估算，鹽堿化耕地面積達(dá)0.07億hm2以上。鹽堿地作為我國(guó)重要的后備耕地戰(zhàn)略資源，利用潛力巨大[1]。

文章以山東東營(yíng)暗管排鹽示范區(qū)為依托，選擇利津縣某土地整治項(xiàng)目為案例，對(duì)明溝排鹽和暗管排鹽2種模式，分別從土地平整工程﹑灌溉排水工程﹑田間道路工程等方面，對(duì)其設(shè)計(jì)﹑施工特點(diǎn)及投資費(fèi)用﹑后期管護(hù)等進(jìn)行比較分析，以期為實(shí)現(xiàn)工程化﹑規(guī)?；椭悄芑拇竺娣e鹽堿地高效與持續(xù)性改良，提供技術(shù)支撐和決策依據(jù)。

2　明溝排鹽技術(shù)和暗管排鹽技術(shù)原理

2.1明溝排鹽技術(shù)概念

明溝排鹽是根據(jù)“鹽隨水來(lái)，鹽隨水去”的水鹽運(yùn)移原理（圖1），挖掘深度低于地下水位的明溝，引用灌溉水洗鹽，利用農(nóng)田土層的側(cè)滲力，使土壤中的溶鹽水滲入溝渠排出農(nóng)田?？梢栏蓽烯p支溝﹑斗溝﹑農(nóng)溝順序設(shè)置固定溝道，根據(jù)排鹽區(qū)的形狀和面積大小及負(fù)擔(dān)的任務(wù)，溝道的級(jí)數(shù)也可適當(dāng)增減。溝距的大小既應(yīng)滿足排鹽﹑排澇除漬的要求，又應(yīng)考慮溝道占地和機(jī)耕作業(yè)的要求，應(yīng)經(jīng)過(guò)綜合分析確定。

圖1　明溝排鹽技術(shù)原理示意圖

2.2暗管排鹽技術(shù)概念

暗管排鹽技術(shù)其工作原理（圖2）也是遵循“鹽隨水來(lái)﹑鹽隨水去”的土壤水鹽運(yùn)動(dòng)機(jī)理，將充分溶解了的土壤鹽分，滲入地下水體，通過(guò)管道排走，從而達(dá)到有效降低土壤含鹽量的目的[2-4]。

圖2　暗管排鹽技術(shù)原理示意圖

暗管排鹽是相對(duì)于明溝排鹽而言的，是利用專業(yè)大型成套機(jī)械設(shè)備，在一定土壤深度埋設(shè)具有濾水微孔管道。開(kāi)溝﹑放管﹑敷料﹑合溝等施工過(guò)程一次完成。利用自然降雨和引水工程進(jìn)行灌溉洗鹽，土壤中的溶鹽水及多余水分，在農(nóng)田土層的垂直入滲或側(cè)滲力作用下，從暗管管壁濾水微孔滲入管內(nèi)快速排走，從而起到控制農(nóng)田地下水位﹑實(shí)現(xiàn)土壤快速脫鹽﹑改善土壤理化性狀的作用。

3　明溝與暗管排鹽技術(shù)模式比較

3.1項(xiàng)目建設(shè)成本

該文主要從土地整平工程﹑排灌設(shè)施建設(shè)﹑配套構(gòu)筑物和道路等方面，對(duì)2種工程模式進(jìn)行建設(shè)成本對(duì)比分析。

3.1.1傳統(tǒng)溝渠模式建設(shè)成本分析

以東營(yíng)地區(qū)典型的鹽漬化耕地（中低產(chǎn)田）為例，在利津縣某項(xiàng)目區(qū)（項(xiàng)目區(qū)建設(shè)規(guī)模為0.07萬(wàn)hm2），按照傳統(tǒng)溝渠排灌模式工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，以末級(jí)排溝間距80m，田塊長(zhǎng)度500m計(jì)算，項(xiàng)目區(qū)實(shí)施傳統(tǒng)溝渠排灌模式0.07萬(wàn)hm2的建設(shè)成本為3017萬(wàn)元，詳見(jiàn)表1。

3.1.2管道排灌模式建設(shè)成本分析

在同一地區(qū)，按照管道排灌模式工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行設(shè)計(jì)，0.07萬(wàn)hm2投資為3947萬(wàn)元（表2）。新模式下，原來(lái)大量的斗農(nóng)級(jí)溝渠由管道替代，減少了溝渠對(duì)田塊的切割，田間路長(zhǎng)度大幅降低，大大減少了農(nóng)級(jí)﹑斗級(jí)橋﹑涵﹑閘等構(gòu)筑物的建設(shè)需求量。因此，可集中有限資金，提升灌溉排水工程標(biāo)準(zhǔn)，提高鹽漬化耕地的改良效果。

表1　溝渠排灌模式建設(shè)成本表

表2　管道排灌模式建設(shè)成本表

表3　2種模式建設(shè)成本對(duì)比表 　　萬(wàn)元

圖3　2種模式建設(shè)成本對(duì)比圖

3.1.32種模式建設(shè)成本比較

由圖3和表3可知，管道排灌模式相比，溝渠排灌模式建設(shè)成本增加30%左右，增加部分主要集中于排水管網(wǎng)和土地整平部分。

3.2使用周期與維護(hù)管理

暗管排鹽模式比明溝排鹽模式具有更長(zhǎng)的使用周期。明溝排鹽模式下，溝渠容易坍塌淤積，構(gòu)筑物容易損壞，使用壽命10年左右，每10年需進(jìn)行全面整修。暗管排鹽模式管線埋于地下，材質(zhì)為塑料波紋管，使用壽命可達(dá)30年以上。

3.2.1維護(hù)方法比較

明溝內(nèi)不得設(shè)障堵水，應(yīng)根據(jù)淤積阻水情況定期清理。對(duì)不穩(wěn)定溝段，應(yīng)采取切實(shí)有效的防塌固坡措施，加強(qiáng)維修養(yǎng)護(hù)。明溝排鹽模式每1～3年需進(jìn)行清淤維護(hù)。清淤維護(hù)方法主要利用挖掘機(jī)清淤，先清邊坡，后清溝底，將清除淤泥按照指定地點(diǎn)堆放或者外運(yùn)。

與明溝的維護(hù)相比，暗管的后期維護(hù)簡(jiǎn)單易行。應(yīng)用沖洗暗管內(nèi)壁及孔隙的自動(dòng)推進(jìn)噴咀，可自動(dòng)以高壓水流沖開(kāi)被堵塞的管壁滲孔，如圖4和圖5所示。暗管工程在運(yùn)行初期應(yīng)沿管線經(jīng)常巡視，發(fā)現(xiàn)凹坑應(yīng)及時(shí)填平；每年定期檢修1次。暗管排鹽模式的暗管經(jīng)過(guò)8～10年的使用，應(yīng)進(jìn)行清淤維護(hù)。通過(guò)觀察井進(jìn)行觀察分析，出流量明顯減少或砂含量明顯增多的管道，可用暗管清洗機(jī)的高壓水流對(duì)整條暗管進(jìn)行清洗，將管內(nèi)或觀察井內(nèi)積砂沖出，保證其正常排水功能。在清洗中，盡量減少清洗軟管插入暗管的次數(shù)，以保護(hù)管道周圍濾料[5]。

3.2.2維護(hù)管理費(fèi)用比較

根據(jù)排灌溝渠﹑管道清淤維護(hù)標(biāo)準(zhǔn)，結(jié)合實(shí)際應(yīng)用情況，對(duì)明溝排鹽模式的渠道清淤按照每1次/2年﹑整修按照每1次/10年計(jì)算，每0.07萬(wàn)hm2渠道的清淤費(fèi)用為95萬(wàn)元﹑整修費(fèi)用為520萬(wàn)元，則每10年的渠道維護(hù)管理費(fèi)用為995萬(wàn)元。暗管排鹽模式地下管線清淤﹑整修按照每10年1次計(jì)算，每0.07萬(wàn)hm2的清淤費(fèi)用為352萬(wàn)元﹑整修費(fèi)用為135萬(wàn)元，則每10年的地下管線維護(hù)管理費(fèi)用為487萬(wàn)元。管道排灌模式每10年維護(hù)費(fèi)用節(jié)省51.05%，減少了每年大量的維修養(yǎng)護(hù)費(fèi)用，數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表4。

表4　2種模式后期維護(hù)管理費(fèi)用 　?。ㄈf(wàn)元/0.07萬(wàn)hm2）

表5　2種模式折合30年總成本對(duì)比 　?。ㄈf(wàn)元/0.07萬(wàn)hm2）

通過(guò)分析，管道排灌模式建設(shè)成本3947.5萬(wàn)元/0.07萬(wàn)hm2，高于溝渠排灌模式的建設(shè)成本3017.03萬(wàn)元/0.07萬(wàn)hm2，但后期30年的維護(hù)費(fèi)用（1461萬(wàn)元/0.07萬(wàn)hm2）僅有溝渠排灌模式（2985萬(wàn)元/0.07萬(wàn)hm2）的1/2。按照工程壽命30年計(jì)算，管道排灌模式總成本為5408.5萬(wàn)元/0.07萬(wàn)hm2，溝渠排灌模式總成本為6002.03萬(wàn)元/0.07萬(wàn)hm2，管道排灌模式的總成本比溝渠排灌模式低10%，數(shù)據(jù)詳見(jiàn)表5。因此，與傳統(tǒng)渠系模式相比，采用管道排灌模式可一次投資，多年連續(xù)受益。

圖4　自動(dòng)推進(jìn)噴咀沖洗暗管示意圖

圖5　沖洗暗管作業(yè)示意圖

3.3技術(shù)特點(diǎn)比較

3.3.1明溝排鹽技術(shù)特點(diǎn)

明溝排鹽工程技術(shù)開(kāi)挖技術(shù)簡(jiǎn)單，易于操作，維護(hù)技術(shù)簡(jiǎn)單，使這一有效的工程措施在引黃灌區(qū)及更大地域范圍內(nèi)得到了推廣普及。但這一模式亦有不足[6]。

（1）每條排溝所控制的土壤側(cè)滲區(qū)寬度有限，靠近溝渠的地方排鹽效果比較好，條田中部遠(yuǎn)離排溝的區(qū)域效果比較差，排鹽具有很大的局限性；為加強(qiáng)排鹽效果，必須加密排渠建設(shè)，造成渠系設(shè)施占地較多，占地面積大，浪費(fèi)土地資源，土地開(kāi)發(fā)的出地率僅為65%左右，排灌設(shè)施占?jí)和恋厝愿哌_(dá)35%以上，這在目前土地資源日益寶貴的背景下不符合“高效利用”的原則。

（2）因排溝較深，土質(zhì)結(jié)構(gòu)疏松，在水流沖蝕下，溝壁易塌陷并造成嚴(yán)重淤積，排溝難以保持足夠深度，加重了水土流失，提高了維護(hù)成本。

（3）無(wú)法有效地控制地下水位﹑防止土壤返鹽﹑持續(xù)改良鹽堿地，土地次生鹽堿化比較嚴(yán)重；在土壤側(cè)滲力達(dá)不到的區(qū)域，仍有可能造成耕層積鹽；另如排溝長(zhǎng)時(shí)間存有積水，亦向土壤滲透返鹽。

（4）需要配套大量的排灌溝渠﹑橋涵等，成本較高。（5）不利于大型農(nóng)業(yè)機(jī)械的應(yīng)用。（6）改良效果慢，維護(hù)費(fèi)用高。

3.3.2暗管排鹽技術(shù)特點(diǎn)

從實(shí)際應(yīng)用看，暗管排鹽技術(shù)在節(jié)地﹑節(jié)水，提高耕地質(zhì)量，促進(jìn)土地集約化利用方面成效明顯。

（1）節(jié)地。因暗管深埋于地下，自身不占用耕地，并可節(jié)約大量的排堿溝占地。東營(yíng)市黃河三角洲鹽堿地上，原有排堿溝非常密集，占地量大，部分地區(qū)占地甚至達(dá)到了40%左右。利用暗管技術(shù)將原來(lái)部分農(nóng)級(jí)和斗級(jí)排水溝用暗管替代，僅此一項(xiàng)可節(jié)地15%以上，遠(yuǎn)高于一般土地整理的出地率。

（2）節(jié)水。相對(duì)于傳統(tǒng)渠系排灌模式，在暗管排鹽技術(shù)基礎(chǔ)上，結(jié)合管道灌溉技術(shù)，能夠讓農(nóng)田排﹑灌水在管道中流動(dòng)，實(shí)現(xiàn)了與農(nóng)田管道灌溉等節(jié)水技術(shù)無(wú)縫銜接，形成了管網(wǎng)化的排﹑灌控制系統(tǒng)，可進(jìn)行定量化灌溉洗鹽，有效克服了傳統(tǒng)大水漫灌洗鹽的局面。

（3）防澇。在小到中型降雨及排水灌溉條件下，形成的地表徑流中的大部分，可滲入地下暗管排走。

（4）改良效果顯著，有效提高耕地質(zhì)量。鋪設(shè)暗管后，能夠有效地控制地下水位，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控排，防止土壤反堿反鹽，使土地得到持續(xù)改良。依據(jù)東營(yíng)示范區(qū)其它項(xiàng)目的已有經(jīng)驗(yàn)，實(shí)施暗管技術(shù)后，重鹽堿地可在1～2年內(nèi)迅速脫鹽，實(shí)現(xiàn)土地快速改良。

4　結(jié)論與建議

該文以山東東營(yíng)暗管排鹽示范區(qū)為依托，通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)明溝排鹽與暗管排鹽技術(shù)開(kāi)展技術(shù)方法﹑投資費(fèi)用﹑后期管護(hù)等方面的比較分析認(rèn)為，暗管排鹽技術(shù)比傳統(tǒng)明溝排鹽模式具有突出優(yōu)勢(shì)，應(yīng)用暗管排鹽技術(shù)治理鹽堿地，更符合現(xiàn)代農(nóng)業(yè)發(fā)展的要求。

[1]鄖文聚，楊勁松，鞠正山．以科技創(chuàng)新對(duì)接國(guó)家戰(zhàn)略—聚焦“一帶一路”沿線鹽堿地治理．國(guó)土資源，2015，（9）：44～46

[2]彭成山，楊玉珍，鄭存虎，等．黃河三角洲暗管改堿工程技術(shù)實(shí)驗(yàn)與研究．鄭州：黃河水利出版社，2006：1～5

[3]楊玉珍．黃河三角洲暗管改堿試驗(yàn)．中國(guó)土地，2008，（07）：18～19

[4]于淑會(huì)，劉金銅，李志祥．暗管排水排鹽改良鹽堿地機(jī)理與農(nóng)田生態(tài)系統(tǒng)響應(yīng)研究進(jìn)展．中國(guó)生態(tài)農(nóng)業(yè)學(xué)報(bào)，2012，20（12）：1664～1672

[5]規(guī)劃設(shè)計(jì)與施工．暗管改良鹽堿地技術(shù)規(guī)程，2013，（2）：1043

[6]張志鵬．黃河三角洲未利用地開(kāi)發(fā)模式和創(chuàng)新管理研究．泰安：山東農(nóng)業(yè)大學(xué)，2014